ARCHITETTURA DI PROGETTO ED INTEGRAZIONE ICT. Stefano Rinaldi, Paolo Ferrari e Francesco Gringoli (Università degli Studi di Brescia)

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1 ARCHITETTURA DI PROGETTO ED INTEGRAZIONE ICT Stefano Rinaldi, Paolo Ferrari e Francesco Gringoli (Università degli Studi di Brescia)

2 Cosa si fa di solito 2

3 .. e cosa volevamo fare noi 3

4 Quale è la ragione? Impianti Fotovoltaici Sistemi di accumulo Veicoli elettrici Sensori/Domotica Elettrodomestici Intelligenti Sistemi Power Quality 4

5 Che strategie adottare? Gateway Middleware 5

6 Come suddividere l energia? 6

7 Il concetto di profilo Modello Dati 7

8 Il ruolo dell Energy Management System PROFILI ATTUAZIONE EMS 8

9 Architettura di sistema Applicazione/Presentazione Dati Adapter Storage (EIS)/Schedulazione (EMS) HVAC Sens. Amb. evehicle Power Quality FV, Storage Astrazione dei dispositivi in campo: Comunicazione (Gateway) Controllo (Profilatori) 9

10 Integrazione del sistema HVAC EIS SCUOLA PLC SCADA Sensori Sistema HVAC pre-esistente Sensoristica e controllori interfacciati attraverso BACNET IP Sistema SCADA a livello di edificio Integrazione attraverso OPC Server 10

11 Dati raccolti dal sistema HVAC 11

12 Sistema di monitoraggio ambientale Z-wave (868 MHz) 70 sensori 34 smart plug GW Z-wave ADB WAN WAN Trasmissione dati asincrona ADB Controllo stato delle plug Adapter Z-wave 10 tipologie parametri misurati 130 misure EIS 12

13 Condizioni Ambientali: Mlab2 13

14 Controllo Smart Plug 750 W 0 W Mlab1 20 Smart Plug 15 kw 5 Livelli di potenza: 100% 75% 50/ 25% 0% Time Slot: 2 ore (minimo slot di una lezione) 14

15 Comunicazione e Vehicle2Building Energia Dati Wi-Fi DB Ducati Webservice Adapter Ducati rest EIS SCUOLA EIS SCUOLA SOC/SOH, Consumption profile,.. SOC: State of charge SOH: State of health 15

16 Caratterizzazione dei consumi Potenza Attiva (kw) Modulazione della ricarica Riduzione a 14 kw Tempo (minuti) Efficienza di ricarica Velocità (km/h) Consumi dell auto a diverse velocità :16:48 08:31:12 08:45:36 09:00:00 Ora (hh:mm:ss) 70 SoC (%) :16:48 08:31:12 08:45:36 09:00:00 Ora (hh:mm:ss) 16

17 Sistema di Power Quality Analizzatore UPM209 Algodue: Analizzatore tri-fase bidirezionale a 4 quadranti Interfaccia Modbus over TCP/IP Accuratezza Tensione: ±0,2% in 10% FS Corrente: ±0,4% reading in 5% FS...FS range Potenza: ±0,5% ±0,1% FS (PF=1) Frequenza: ±0,1% ±1 digit in Hz range Energia Attiva: Class 1 (IEC/EN ) Energia Reattiva: Class 2 (IEC/EN ) MFC150 Rogowski coils: Output level (RMS): 100 mv / 1 Resistenza bobina: da 70 a 900 Ω Range Frequenza: da 40 Hz a 20 kh 17

18 Sistema di Power Quality Modulo Didattico 21 Analizzatori di rete connessi attraverso Modbus TCP/IP Residenze ex-emiliani 18 punti di misura tri-fase 9 punti di misura mono-fase 4 misure per analizzatore minuti 18

19 Consumi elettrici: Modulo Didattico UTA UTA 19

20 Integrazione sistemi di produzione EIS SCUOLA Adapter IEC61850 CCI Web Service Rest Ethernet (IEC MMS) Sensori Analogici (TA) Demand/Response da DSO Ethernet (Modbus TCP/IP) GW Consumo carichi Produzione FV Energia batterie 20

21 CCI: Data collection (1) Power (kw) Total Generation Loads Consumption Grid Feed Grid Consumption Flussi di Energia (FV) Potenza consumata Potenza prodotta Potenza prelevata Potenza immessa 0 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Time (UTC+2) 15 Power From Storage Power To Storage Stored Energy 30 Flussi di energia (accumulo) Potenza immessa Potenza prelevata Energia disponibile Power (kw) Energy (kwh) 0 0 0:00 4:00 8:00 12:00 16:00 20:00 0:00 Time (UTC+2) 21

22 CCI: Data collection (2) 1400 Solar Irradiance S Solar Irradiance E Solar Irradiance W Solar Irradiance (W/m 2 ) :00 4:48 9:36 14:24 19:12 0:00 Time (UTC+2) Irradianza solare (3 sezioni) Temperatura moduli (3 sezioni) Temperature ( C) Module-Temp. S Module-Temp. E Module-Temp. W :00 04:48 09:36 14:24 19:12 00:00 Time (UTC+2) 22

23 Dorsale di comunicazione Scale: 100 m 159 m 232 m 51.8 m Dorsale realizzata attraverso una rete IEEE802.11ac 6 antenne MikroTik SXT5ac: outdoor QCA9557 MIPS single core CPU (720MHz) MikroTik RouterOS (v3.3.5 Linux kernel) Interconnessione tra impianti distribuiti nel campus e le sottostazioni di distribuzione Rete IEEE ac infrastrutturata Massima distanza coperta da un singolo hop: 232 m 23

24 Caratteristiche della dorsale Estimated PDF samples No Traffic 10 Mb/s 30 Mb/s 80 Mb/s Distribuzione del Transfer Time ottenuta considerando traffico a diverso throughput Tranfer Time (ms) UDP Traffic (Mb/s) Transfer Time (ms) Mean Std. Dev. Min Max 95-Perc 99-Perc. No ,

25 .. a cosa stiamo lavorando Rete in fibra (IEEE 1588) Estensione GW wm bus Base Station LoRaWAN 25

26 Grazie per l attenzione! Qualche domande? 26